[发明专利]低水头水电站轴流定桨式机组转轮改造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水电站设备改造方法，即低水头水电站轴流定桨式机组转轮改造方法。

背景技术

在现有技术中，吉林红石电站机组是哈尔滨电机厂有限责任公司生产的50MW轴流定桨式机组，是我国最大的轴流定桨式机组，型号为：ZDA190-LH-600(新转轮型号DA944-LH-600)，机组投入运行至今已近20年。到2005年止，4台机组不同程度出现了裂纹问题。初步分析认为，由于当时设计和制造水平的限制，加上机组的振动等原因，转轮叶片已到寿命，叶片改造势在必行，需要更换转轮。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足而提供一种改造效果好，方法可行的低水头水电站轴流定桨式机组转轮改造方法。

本发明的技术解决方案是：低水头水电站轴流定桨式机组转轮改造方法的步骤如下：

(1)设计加工原有电站水轮机全模拟模型装置；

(2)设计加工原转轮模型和新设计一个以上模型转轮；

(3)利用高水头水力机械模型试验台，在原电站全模拟的模型装置上分别进行原转轮模型及新转轮模型对比试验；总结新转轮效率、稳定性方面数据；

(4)对新设计模型转轮在全模拟通道下试验，并进行验收，确定以新设计模型转轮生产水轮机真机转轮。

对原型转轮模型喝新设计模型转轮均进行效率、飞逸特性、空化、压力脉动等试验。

应用Tascflow软件对原转轮模型和新设计模型转轮进行CFD分析，不断地进行优化设计。

红石电站水轮机转轮改造总的原则是：在保证机组稳定性和可靠性的基础上，考虑提高机组的效率和功率。改造的基本方向为：在流道不变的情况下只更换转轮，固定导叶根据蜗壳流动分析的结果来定是否有局部修型的必要。

本发明的优点是：通过设计原转轮模型和新设计模型转轮，在全模拟通道下进行试验，确定新转轮合理、先进的技术参数，新转轮无论效率还是稳定性方面均有明显的改善，作为轮机真机制造依据，不仅可以满足设备改造，而且还提高了原有设备性能，延长了使用寿命。

下面将结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。

具体实施方式

试验例1-转轮优化选型模型试验报告

试验完成单位：哈尔滨电机厂有限责任公司

1、试验目的：哈电重设计加工了与红石电站全模拟的模型装置，进行了原型模型转轮与新设计模型转轮的全面对比试验，通过全面模型试验并与原型模型转轮的对比，新设计模型转轮无论效率还是稳定性方面均有明显的改善，符合要求。

2、试验内容：模型初步试验在哈尔滨电机厂有限责任公司大电机研究所水轮机研究室高水头试验II台进行，原型转轮及新设计转轮均进行了效率、飞逸特性、空化、压力脉动等试验。

3、模型试验装置主要参数：

转轮型号：原型模型转轮与新设计模型转轮

转轮名义直径：        D1＝400mm

转轮叶片数：          5

固定导叶数：          16

活动导叶数：          32

活动导叶高度：        b0＝0.4D1

高压侧测压断面面积：  A1＝0.52747m2

低压侧测压断面面积：  A2＝0.437116m2

4、模型试验结果：

a、效率试验：试验水头为8m。效率试验将测定模型水轮机的综合特性曲线，包括原型水轮机全部运行水头范围内，导叶开度从16mm至40mm(导叶开度级差为2mm)所对应的单位流量、单位转速的等效率线，每一工况点的采集时间为60s。效率试验的单位转速范围是从100r/min至200r/min，试验是在等开口和水头为常数的条件下进行。试验结果；原型模型转轮：最优工况点为：n11＝131r/minQ11＝1.320m3/s η＝88.2％新设计模型转轮最优工况点为：n11＝128r/minQ11＝1.298m3/s η＝90.04％。从比较结果可看出：新转轮效率全面超过原型模型转轮，最优效率达到90.04％，比A190最优效率提高了1.84％。